Akka边学边写（3）-- ByteString介绍

Akka的IO层设计可以参考这篇文档，本文简单介绍一下ByteString的设计。

Immutable消息

Actor之间是通过消息沟通的，但为了避免同步问题，消息必须是Immutable。因此，Akka无法使用byte[]或ByteBuffer，而是设计了ByteString来表示二进制数据。理解这一点很重要，因为ByteString是不可变的，所以ByteString的很多看似修改状态的方法实际上都是返回一个新的ByteString实例。如果对String或BigInteger等Java自带的不可变类比较了解，那么就很容易理解这一点。

Rope数据结构

ByteString是一种类似Rope的数据结构，如下图所示：

虽然在内部ByteString使用树形结构存储了n个小byte[]，但从外部来看，ByteString仍然像是一个大的byte[]。

工厂方法

ByteString是抽象类，不能直接实例化。可以使用工厂方法来创建ByteString实例，ByteString提供了6个工厂方法，如下所示：

public static ByteString empty()
public static ByteString fromArray(byte[] array)
public static ByteString fromArray(byte[] array, int offset, int length)
public static ByteString fromString(String string)
public static ByteString fromString(String string, String charset)
public static ByteString fromByteBuffer(ByteBuffer buffer)

empty()方法返回一个空的ByteString，其余方法可以根据byte[]，String或者ByteBuffer来创建ByteString实例。需要注意的是，为了保证状态不可改变，工厂方法可能会对数据进行拷贝。

常用方法

下面是比较常用的一些ByteString方法（我用String的类似方法给出解释）：

public int size() // string.length()
public ByteString concat(ByteString bs) // string.concat(str)
public byte head() // string.charAt(0)
public ByteString tail() // string.substring(1, string.length())
public ByteString take(int n) // string.substring(0, n)
public ByteString drop(int n) // string.substring(n, string.length())
public ByteString slice(int from, int until) // string.substring(from, until)

ByteStringBuilder

大家都知道，在生成一个长字符串的时候，应该用StringBuilder类（或其线程安全版本StringBuffer）。出于同样的目的，Akka提供了ByteStringBuilder来创建ByteString。下面是ByteStringBuilder的用法示例：

ByteStringBuilder bsb = new ByteStringBuilder();
bsb.append(ByteString.fromString("abc"));
bsb.putByte((byte) 1);
bsb.putInt(32, ByteOrder.BIG_ENDIAN);
bsb.putDouble(3.14, ByteOrder.BIG_ENDIAN);
bsb.putBytes(new byte[] {1, 2, 3});
ByteString bs = bsb.result();

ByteIterator

为了方便的访问ByteString里的数据，Akka提供了ByteIterator类。可以通过ByteString的iterator()方法获得一份ByteIterator实例，下面是ByteIterator的用法示例：

ByteIterator it = bs.iterator();
it.getByte();
it.getInt(ByteOrder.BIG_ENDIAN);
it.getDouble(ByteOrder.BIG_ENDIAN);
it.getBytes(new byte[10]);

与java.io互操作

调用ByteStringBuilder的asOutputStream()方法，可以把ByteStringBuilder当成OutputStream来使用。调用ByteIterator的asInputStream()方法，可以把ByteIterator当做InputStream来使用。

结论

ByteString从Immutable的角度来讲，和String很相似（我猜这也是为什么起名为ByteString的原因）。使用ByteString的时候，应该牢记这点。